Un’importante scoperta scientifica potrebbe portare a nuove terapie antivirali per combattere il norovirus umano, una delle principali cause di gastroenterite virale a livello globale. I ricercatori del Baylor College of Medicine e dell’University of Texas, Anderson Cancer Center, hanno identificato i centri di replicazione di questo virus, una scoperta che potrebbe aprire la strada alla progettazione di farmaci per prevenire, controllare o curare le infezioni causate dal norovirus. Lo studio è stato pubblicato su Science Advances.
Il norovirus umano, un virus a RNA a filamento positivo, causa circa 685 milioni di infezioni e 212.000 decessi all’anno in tutto il mondo. Tuttavia, non esistono vaccini o antivirali approvati contro di esso. “Quando i virus infettano le cellule, solitamente creano compartimenti specializzati, fabbriche di replicazione, dove formano nuovi virus che infettano più cellule causando la malattia“, ha dichiarato Soni Kaundal, professore associato post-dottorato presso il Dipartimento di Biochimica e Farmacologia Molecolare Verna and Marrs McLean di Baylor, nel laboratorio di BV Venkataram Prasad, autore corrispondente dello studio. “Tuttavia, si sa poco sulle fabbriche di replicazione del norovirus“, ha aggiunto Kaundal, primo autore della ricerca.
I ricercatori hanno scoperto che queste fabbriche di replicazione non sono separate dall’ambiente circostante da una membrana, ma si presentano come condensati biomolecolari, strutture che ricordano una bolla formata dalla separazione di fase liquido-liquido. Tali condensati incorporano selettivamente proteine e altri materiali necessari per la replicazione virale. “I condensati simili a liquidi come fabbriche di replicazione sono stati ampiamente studiati in altri virus, come quelli della rabbia e del morbillo“, ha spiegato Kaundal. In questo studio, il team di ricerca ha esaminato se il norovirus formi condensati biomolecolari che fungano da hub di replicazione.
“Abbiamo scoperto che la RNA polimerasi RNA-dipendente del ceppo pandemico del norovirus umano GII.4 ha la più alta propensione a formare condensati biomolecolari“, ha affermato Kaundal. “Questa proteina ha una regione flessibile, può formare oligomeri, lega l’RNA, il materiale genetico del norovirus, e svolge un ruolo essenziale durante la replicazione virale creando copie dell’RNA virale“, ha aggiunto il ricercatore. “Queste caratteristiche ci hanno spinto a testare sperimentalmente se la RNA polimerasi GII.4 guida la formazione di condensati biomolecolari favorevoli alla replicazione virale“, ha concluso.
I risultati sperimentali hanno confermato che la RNA polimerasi GII.4 forma condensati altamente dinamici simili a liquidi in condizioni fisiologicamente rilevanti. “La regione flessibile di questa proteina è fondamentale per questo processo“, ha aggiunto Venkataram Prasad, professore di virologia molecolare e microbiologia presso Baylor. “Inoltre, i condensati sono strutture altamente dinamiche: possono fondersi formando una struttura più grande o dividersi in strutture più piccole e si muovono all’interno della cellula, scambiando materiali con l’ambiente circostante“, ha precisato Prasad.
I ricercatori hanno successivamente studiato se questi condensati simili a liquidi si formano anche nelle cellule intestinali umane infette dal norovirus. Fino a poco tempo fa, studiare la replicazione del norovirus era difficile perché non esisteva un sistema biologico efficace per far crescere il virus in laboratorio. Tuttavia, nel 2016, il laboratorio di Mary Estes al Baylor è riuscito a coltivare ceppi di norovirus umano in colture di enteroidi intestinali umani, che imitano la complessità cellulare e la fisiologia del tratto gastrointestinale umano. “Abbiamo dimostrato che condensati simili a liquidi si formano nelle colture di enteroidi intestinali umani infettati dal norovirus umano e nella linea cellulare umana HEK293T coltivata in laboratorio“, ha osservato Prasad. “Proponiamo che questi condensati siano hub di replicazione per il norovirus umano, un’elegante soluzione alla sconcertante questione di come la traduzione assistita dai ribosomi del genoma virale venga separata dalla sua replicazione dalla polimerasi virale nei virus a RNA a filamento positivo“, ha aggiunto.
La scoperta potrebbe avere implicazioni significative per lo sviluppo di trattamenti antivirali. “Questo è un articolo notevole e sono stato contento di poter convalidare i risultati nelle cellule infettate dal virus usando il nostro sistema di coltivazione di enteroidi intestinali umani per il norovirus umano“, ha commentato Mary Estes, Distinguished Service Professor e Cullen Foundation Endowed Chair di virologia molecolare e microbiologia presso Baylor. Estes è anche co-direttore del nucleo Gastrointestinal Experimental Model Systems presso il Texas Medical Center Digestive Diseases Center.
Questa ricerca offre nuove prospettive per la comprensione del ciclo vitale del norovirus e potenziali soluzioni terapeutiche in un’area della scienza che ha visto scarsi progressi nel trattamento delle infezioni da norovirus.
